LED驱动电源的功率因子

1、LED驱动电源的功率因子摘要：随着科技的进步，照明工具与方式不断改变，用户对于照明器具所呈 现出来的照度、均匀度、演色性及能源效率等需求标准愈来愈高随着科技的进步，照明工具与方式不断改变，用户对于照明器具所呈现出来 的照度、均匀度、演色性及能源效率等需求标准愈来愈高，现阶段而言，最受瞩 目的照明后起之秀当非LED照明莫属。以电灯泡和荧光灯管替代、嵌灯、街灯及 停车灯、工作照明灯(台灯、橱柜内照明)、景观照明、广告牌文字电路、建筑物 照明等一般照明市场为例，预计到2012年，LED照明市场规模将成长至13.08 亿美元，年复合成长率高达17.4%。因此，LED通用照明已成为热门市场。然而LED在

2、照明市场应用上仍存在某些问题，其中包括LED 一致性、寿命测 试，尤其是电源供应与驱动系统规格等问题还有待解决等。在LED驱动电源方面 的要求包括高效率、高功率因子、高电流控制精度、高可靠性、安全隔离、符合 EMI标准、体积小、成本低等。值得注意的是，最新的能源之星标准提出对于大 于5W的LED照明产品，要求功率因子指标(PFC)必须大于0.7，如此才能进一步 达成节能的目的。电源输入系统要求各有不同分析LED灯具的成本结构，散热组件约占三成，电源供应系统占两成，组装 部分占5%，LED组件则占最大比例，达45%之多。在LED灯具的各个部分中，电 源模块肩负节能重任。目前市场上的LED照明电源

3、输入系统可分为为两类，一类 前端为AC电源输入系统加上后端的恒流控制模块，此类产品包括冷冻柜灯条、 室内灯具、路灯、台灯、MR16、AR111等。另一类为交流电源直接输入系统整合 AC/DC转换器和恒流线路，此类产品包括E27和GU10等灯泡型LED灯、PAR灯、 T5和T8 LED灯管等。根据凯钰科技资深经理何绍加表示，第一类电源设计除了应选择前端效率较 佳的恒定电压电源供应器外，后端恒定电源控制的电源模块则依其产品特性采用 效率较佳的电源设计。其优点在于前端AC/DC的电源供应器，如开关电源、DC 适配器等恒定电压电源，可选择性高且多有安规认证的方案，从而降低设计的门 坎。第二类电源设计则

4、由于整合了 AC/DC的电路和恒定电流电路，主要的难度存 在于功率因子、电源效率和安规等方面的考虑，设计也存在一些难度。针对此， 业者表示，不同功率的交流-直流(AC-DC) LED照明应用所适合的电源拓扑结构 各不相同。如在功率低于80 W的应用中，反激拓扑结构是标准选择；而在讲究 高效能的应用中，谐振半桥双电感加单电容(HB LLC)则是首选。高电源转换效率为追求目标据了解，超高效能的LED照明拓扑结构在近年来颇受欢迎，业者主要是寄望 能以在相对较低的功率级别(80%)。ICL8001G其他特点包括：驱动器输出独立， 可有效防止过热问题；数字软启动功能，内建启动单元，随开即亮；逐周期电流

5、限制；短路保护、过压保护及过热侦测。无电解电容LED驱动电源方案再者，在目前市面上，无需电解电容的LED照明驱动电源解决方案也相当 值得一提。例如日本村田制作所在今年七月间于TECHNO FRONTIER 2010上展 示用于LED照明的数字电源电路，其输入输出电容器便是以该公司的多层陶瓷 电容(MLCC)取代电解电容，可内置于直管型LED照明器具的管内。与采用铝电 解电容器时相比，此方案除了可缩小产品尺寸外，还能延长产品寿命，为了获得 恒定电流，此方案采用了 DSP微控制器，开关频率约为200kHz。输出电容器采 用了两个约5mF的MLCC。输入电压支持AC100V以及200V两种。据了解，

6、 一般情况下，该容量的MLCC无法完全吸收脉动电流，不过通过改进DSP侧的 控制，不会感觉到照明器具的闪烁。主电路采用非绝缘升降压型，没有设置 PFC(功率因子改善)电路。外形尺寸为180mmX19.4mmX 6.5mm。基本上，之所以要取代电解电容，主要是因为目前普通LED照明驱动电源 的工作寿命取决于AC转DC时平滑电路必须采用的电解电容。而LED的工作 寿命高达4万小时，电解电容的寿命却只有几千小时，由于系统的寿命是由电源 组件中使用的电解电容的寿命来决定的，如果不想法拿掉电解电容，那么LED 照明驱动电源的寿命与LED的寿命就无法匹配，LED照明的长工作寿命势必受 到影响，因此近来业界相当积极于开发无电解电容的LED照明驱动电源解决方 案。直接以交流电驱动可带来更大应用空间为求解决交流/直流转换器的寿命比LED寿命短的问题，除上述方案外，交 流LED的开发亦颇受瞩目，例如首尔半导体开发的Acriche便无需AC/DC转换 器，可直接连接交流电源驱动。此外，台湾工研院所研发的片上交流电LED照 明技术亦是采用交流电直接驱动LED芯片发光，工研院电光所、光电组件与系 统应用组朱慕道组长指出，此技术不需整流变压器，较传统LED节省1530% 电力，搭配立体导热、可插拔封装技术，